Primitive Functions 5A5F86
1. **بيان المسألة:** لدينا الدالة $f$ المعرفة على $\mathbb{R}^+$ كما يلي:
$$f(x) = \frac{2x^2}{\sqrt{x^3 + 8}}$$
المطلوب:
1- تحديد جميع الدوال الأصلية لـ $f$ على $\mathbb{R}^+$.
2- تحديد الدالة الأصلية $F$ التي تحقق $F(1) = 1$.
2. **صيغة الدوال الأصلية:**
الدالة الأصلية $F$ لدالة $f$ هي دالة تحقق:
$$F'(x) = f(x)$$
لإيجاد $F$, نحتاج إلى حساب التكامل:
$$F(x) = \int f(x) \, dx = \int \frac{2x^2}{\sqrt{x^3 + 8}} \, dx$$
3. **حل التكامل:**
نستخدم التعويض:
$$t = x^3 + 8 \implies dt = 3x^2 dx \implies x^2 dx = \frac{dt}{3}$$
بالتالي:
$$F(x) = \int \frac{2x^2}{\sqrt{t}} dx = 2 \int \frac{x^2 dx}{t^{1/2}} = 2 \int \frac{1}{t^{1/2}} \cdot x^2 dx = 2 \int t^{-1/2} \cdot \frac{dt}{3} = \frac{2}{3} \int t^{-1/2} dt$$
4. **حساب التكامل:**
$$\int t^{-1/2} dt = 2 t^{1/2} + C$$
لذا:
$$F(x) = \frac{2}{3} \times 2 t^{1/2} + C = \frac{4}{3} \sqrt{x^3 + 8} + C$$
5. **الدوال الأصلية:**
جميع الدوال الأصلية لـ $f$ على $\mathbb{R}^+$ هي:
$$F(x) = \frac{4}{3} \sqrt{x^3 + 8} + C, \quad C \in \mathbb{R}$$
6. **تحديد $F$ بحيث $F(1) = 1$:**
نعوض $x=1$:
$$F(1) = \frac{4}{3} \sqrt{1^3 + 8} + C = \frac{4}{3} \sqrt{9} + C = \frac{4}{3} \times 3 + C = 4 + C$$
ونريد:
$$4 + C = 1 \implies C = 1 - 4 = -3$$
إذاً الدالة الأصلية المطلوبة هي:
$$F(x) = \frac{4}{3} \sqrt{x^3 + 8} - 3$$
**النتيجة النهائية:**
- جميع الدوال الأصلية لـ $f$ هي $F(x) = \frac{4}{3} \sqrt{x^3 + 8} + C$.
- الدالة الأصلية التي تحقق $F(1) = 1$ هي $F(x) = \frac{4}{3} \sqrt{x^3 + 8} - 3$.